超辐射发光二极管(SLD) 是一种激动人心的先进半导体技术，它融合了发光二极管 (LED) 和激光二极管(LD) 的最佳特性。SLD 的设计目的是发射与 LED 类似的宽光谱低相干光，同时还能提供通常与激光二极管相当的高亮度。这些特性使其在各个行业，尤其是在光学传感、医学成像和电信等领域，具有极高的通用性和价值。
什么是超辐射发光二极管？
超辐射发光二极管 (SLD) 是一种半导体器件，它通过一种称为自发辐射的过程发光，类似于发光二极管，但亮度显著增强。SLD 发出的光来自一个狭窄的有源层，这使得光能够高效地耦合到光纤中，这使得这些二极管特别适用于光纤应用。
SLD通常用作非相干光源，这意味着它们发射的光相干性较低，这对于光学相干断层扫描(OCT) 和光纤陀螺仪等应用至关重要。这种低相干性非常有用，因为它可以最大限度地减少干涉条纹，从而在成像和传感系统中产生更清晰、更精确的信号。
超辐射二极管如何工作？
SLD 的工作原理介于 LED 和激光二极管之间。与这两种器件一样，SLD 基于 PN 结——半导体中正负电荷载流子相遇的区域。当正向电流施加到 PN 结时，该结会变得具有光学活性，并通过放大自发辐射过程产生光。
然而，与激光二极管不同，SLD 无法产生激光，因为它们缺乏激光二极管中的光反馈机制。在激光二极管中，镜面或反射面提供反馈，放大光，从而发射相干的单色光。相比之下，SLD 的设计反馈不足，无法阻止激光的产生。相反，它们会放大波导中发生的自发辐射，从而发射宽带低相干光。
SLD中不存在光反馈，保证了发射的光具有宽光谱和短相干长度，这有利于各种精密测量应用。
超辐射发光二极管的主要特性
有几个关键特性决定了 SLD 的运行，使其成为独特的光源：
- 宽谱发射：SLD 发射波长范围广，这与通常发射单一窄波长的激光二极管不同。SLD 的宽谱特性使其非常适合需要高轴向分辨率的应用，例如 OCT。
- 高亮度：尽管SLD的相干性较低，但它们可以发射高亮度的光。这使得它们非常适合将光耦合到光纤中，以及需要高强度光源的应用。
- 低相干长度：SLD 具有较短的相干长度，这意味着它们能够很好地减少干涉仪等系统中可能扭曲测量结果的干涉效应。
- 高稳定性：SLD 以其高稳定性而闻名，使其成为光纤陀螺仪和医学成像系统等高要求应用中长期使用的可靠光源。
- 无激光作用：激光二极管需要光反馈才能产生相干光，而SLD的设计则专门避免了这一点。缺乏激光作用会阻止窄谱线的形成，从而确保发射光保持宽谱线和非相干性。
超辐射发光二极管的工作原理
SLD 的工作原理是将半导体激光材料的高光学增益与 LED 的宽光谱特性相结合。波导中自发辐射的单程放大效应使 SLD 能够在不产生激光的情况下产生高功率输出。这种独特的特性组合使 SLD 能够用作强大的宽带光源，非常适合需要高亮度和宽光谱范围的应用。
由于 SLD 不依赖于激光，因此它们可以在很宽的光谱范围内产生光，这对于白光干涉测量法等应用至关重要，因为这些应用需要很宽的光谱来实现高空间分辨率。
超辐射发光二极管的应用
SLD 广泛应用于各种高科技领域，这些领域需要高亮度、低相干性的精密光源。以下是 SLD 的一些最常见应用：
- 光学相干断层扫描（OCT）
OCT是一种非侵入式成像技术，主要用于医学诊断，尤其是眼科。在OCT中，SLD提供产生高分辨率生物组织横截面图像所需的宽带低相干光。SLD的宽光谱带宽可实现高轴向分辨率，这对于观察视网膜等组织中的精细结构至关重要。
- 光纤陀螺仪
SLD 用作光纤陀螺仪的光源，用于测量角速度和旋转。这些陀螺仪在飞机和航天器导航系统等应用中至关重要。SLD 的低相干性可降低干扰效应，从而提高陀螺仪的精度。
- 白光干涉法
SLD 非常适合白光干涉测量法，该技术用于测量材料的表面轮廓和厚度。在该应用中，SLD 的宽光谱输出用于产生干涉条纹，从而可以精确测量表面粗糙度和其他尺寸特性。
- 光纤传感器
SLD 用于光纤传感器，用于测量各种物理参数，例如温度、压力和应变。SLD 的高亮度和低相干性使其非常适合用于需要精确、可靠测量的传感器系统。
- 电信
在电信领域，SLD 用于需要广谱光源的系统，例如光纤链路测试和波分复用无源光网络 (WDM-PON)。SLD 的高功率和宽光谱输出使其成为确保光纤通信系统可靠性的宝贵工具。
Inphenix：引领SLD技术
Inphenix公司总部位于美国，是一家领先的激光器和光源制造商，产品包括超辐射发光二极管。该公司设计和生产各种先进的发光产品，应用于医疗、电信、传感和测量行业。Inphenix的产品组合包括超辐射发光二极管 (SLD)、扫频源激光器、半导体光放大器和宽带光源，所有这些都是尖端技术的关键组件。
Inphenix 的产品旨在满足最高的性能和可靠性标准，是高要求应用的理想之选。该公司的 SLD 以其高功率输出、宽光谱和稳定性而闻名，即使在最具挑战性的环境中也能出色地工作。
结论
超辐射发光二极管 (SLD) 具有独特的特性组合，使其成为各种精密测量和传感应用中不可或缺的一部分。SLD 具有高亮度、宽光谱和低相干性，是需要稳定宽带发射且避免高相干光产生干涉条纹的系统的理想光源。无论是用于光学相干断层扫描 (OCT)、光纤陀螺仪还是电信系统，SLD 都在提升现代光学技术性能方面发挥着关键作用。
随着像 Inphenix 这样的公司不断创新，突破 SLD 的极限，这些多功能光源的潜在应用预计将进一步扩展。凭借其强大的功率、精度和可靠性，SLD 必将在未来光学传感和测量领域继续发挥关键作用。
